一個葉片值一輛豪車！中國研製出抗鳥撞高強度葉片 減少空中停車

為對抗飛鳥撞擊中國研製出高強度葉片，全鈦合金材料價格堪比豪車

人類發明了飛機，獲得了像鳥一樣展翅飛翔的能力，但與此同時，越來越快的飛行速度也讓天空中的鳥類對人類飛行器的安全造成很大危害，尤其是作為動力核心的飛機發動機葉片，更應該提高抗鳥擊的能力，來保證飛行安全。美國空軍規定，美軍軍用飛機應達到在飛行速度為每小時950公里時，座艙結構和風擋玻璃能夠承受重量為1.6公斤飛鳥的撞擊。

攝影利刃，版權所有禁止轉載

飛機設計師通過對重點部位進行補強，是完全可以達到這個要求的。

當撞擊發生在較為脆弱的發動機葉片上時，不但會使飛機葉片碎裂，發動機空中停車造成飛機失去動力，而且四散飛濺的發動機葉片殘骸還將會破壞其他機載設備和機上乘員，對民用航空飛行器而言，這種情況的破壞性尤為嚴重。因此除了加強座艙，機頭和機翼的強度，還要重點考慮發動機葉片的抗撞擊性能，這點難度就非常大了。

目前軍用和民用渦扇發動機最外層是一圈高速旋轉，較為細長的低壓壓氣機葉片，當被鳥撞擊後，不但劇烈振動，其產生的碎片還會隨著氣流向後進入發動機內部，打壞造價昂貴的渦輪盤葉片和高壓壓氣機葉片。所以，提高發動機抗鳥擊的關鍵就是提高發動機葉片的強度。

上世紀70年代前後，比較流行的做法是在距葉片葉尖三分之二處做出向兩側伸出的凸肩，這樣既增強葉片強度，又能兼顧葉片高速運行時的穩定，減少振動的發生。

但其缺點也比較明顯，凸肩降低了氣流工作效率，還造成加工難度的增大，油耗增高的問題。進入上世紀八十年代，出現了一種無凸肩寬弦葉片，經過近15年的不斷改進，才被大涵道比渦扇發動機所接受。

在寬弦葉片的基礎上，大名鼎鼎的英國羅.羅公司又繼續研製出"三明治"結構的寬弦夾層葉片。解決了原來寬弦葉片重量太大的問題，解決了抗鳥擊的能力與抗振動問題。此項成果被迅速應用到羅.羅公司的發動機產品上，收到了良好的反映。

然而，航空工程師們並未就此打住，在"三明治"結構基礎上上再進一步，研發出了強度更好，質量更輕的葉片結構：桁架結構葉片，也被稱為空心葉片。

簡單的說就是使用三角形桁架結構取代了三明治葉片中的蜂窩結構，不但重量降低15%，還能參與承力。這種新型葉片從上世紀九十年代一直被用到現在，成為軍用戰機和新式民用客機發動機的首選。美國空軍F-22"猛禽"戰鬥機使用的F119-PW-100渦扇發動機，採用的就是這種新式葉片。

不過話又說回來，空心葉片雖然好，但其加工難度極大，需要在由鈦合金加工的葉盆、葉背上先分別銑出許多徑向槽道，然後用擴散連接方法連成在葉片芯部的多道空槽，目前只有極少數國家可獨立生產。值得一提的是，中國目前已經可以自行設計和生產這種先進的空心葉片，由於工序極其複雜，材料昂貴，一個葉片的成本相當於一輛豪車的價格。

人類在尋求提高發動機抗鳥擊能力的過程中，航空發動機技術也得到了很大提升，不過也應了那句老話：有壓力才有動力。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！